CN109796060A - 一种水动力快速除藻机械装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水动力快速除藻机械装置，它包括浮块（9），浮块（9）上安装有驱动装置（3）和框架（4），框架（4）上装有转轴（8），驱动装置（3）通过皮带（5）连接转轴（8），转轴（8）两端分别装有同心转轮（7），同心转轮（7）带动振动器，所述振动器包括振动球体（1）、导杆（2）和连杆（6），连杆（6）上端连接同心转轮（7）、下端连接导杆（2），导杆（2）底端连接振动球体（1），振动球体（1）在低点时伸入水面下方。本发明的技术效果是：一方面实现了大面积水域表面持续波动、抑制了藻类的生长；另一方面取消了固定支架，布设简单，对水体环境无扰动。

Description

一种水动力快速除藻机械装置

技术领域

本发明属于浅水湖水体改善技术的领域，具体涉及一种静滞水面水动力除藻机械装置。

背景技术

水动力对藻类的影响一般分为直接作用和间接作用，直接作用主要是通过改变水体的流速和流态，对不同的藻类生长存在着不同的临界阈值；间接作用主要是引起光强、CO2、营养盐浓度、生物捕食等其他因素的变化，促进或者抑制藻类生长。

关于直接作用方面，国内外许多学者做了相关的研究， Sophia I P. Diatomecological guilds display distinct and predictable behavior along nutrientand disturbance gradients in running waters［J］ . Aquatic Botany，2007，86：171-178 （“硅藻生态性质在水流中沿营养和扰动梯度表现出明显和可预测的行为”，Sophia IP，《水生植物学》，2007，第86卷第171-178页）指出：在浅水湖泊中，水动力对浮游生物的数量、分布的影响十分明显，如果水体滞留时间变长、流速变缓，藻类植物拥有更长时间生长，在适宜的营养条件下数量往往会显著增长。

Mitrovic S M，Oliver R L，Rees C. Critical flow velocities for thegrowth and dominance of Anabaena circinalis in some turbid freshwater rivers［J］. Freshwater Biology，2003，48 164-174. （“浑浊淡水河中卷曲鱼腥藻生长临界流速”，Mitrovic S M，Oliver R L,《淡水生物学》，2003，第48期第164-174页 )研究发现：当营养充足、气候适宜时，藻类仅在某一流速范围内有明显的生长，当流速小于最佳流速时，随流速的增加，藻类的生长率增加，当流速超过某值时， 流速对藻类的生长有明显的抑制作用，出现水华的几率极小。

在间接作用方面， “水动力对太湖营养盐循环及藻类生长的影响[D]”，张文慧，《中国环境科学研究院》, 2017的研究发现: 水动力作用会引起沉积物再悬浮而显著地改变水体中的光谱组成，导致水柱中光量减少、透明度的下降、真光层深度降低，影响藻类对光照的利用程度。 “沉积物扰动持续时间对悬浮物中磷形态数量分布的影响［Ｊ］”，李大鹏，黄勇，李勇，等，《环境科学》，2012，第33期第2卷第379-384页.研究结果表明，在接种藻类状态下，扰动会显著增加水体中的TP（水体中含磷化合物）含量，而扰动不会明显影响水体中的DIP含量。

Hudnell H K． Within water-body management: a needed but neglectedcomplement to watershed management［J］.Clean Technologies and EnvironmentalPolicy，2010，12 (3) : 205-207 (“内水体管理:流域管理[J]”，Hudnell H K，《清洁技术和环境政策》,2010,第12期第3卷第205-207页)指出：垂向水动力扰动机技术作为一种在生态上安全的湖内管理技术，由于长期以来缺乏系统理论的研究，而使其应用受到忽视．

随着国内外工农业的快速发展，水体富营养化已是现有城市湖库的普遍问题。水动力过程是影响水体富营养化状态和水华爆发的重要因素，水动力因素对藻类影响的研究对于富营养化水体藻类控制具有重要意义。水动力作用也是影响湖泊生态环境演变的重要外部因素。水动力作用会影响着水体中的水温层结构，同时对于水体中的沉积物、营养盐在水体中的传输与分布也有一定的影响。浅水湖泊由于水-土界面的稳定性较差、没有长期稳定的温度分层、水体生产力高、内源营养丰富等环境特征使得水动力作用对浅水湖泊存在更明显的影响。

在浅水湖体治理方面，现有的除藻抑藻技术主要分为生物、物理、化学除藻三方面。生物除藻的主要方法是种植植被（沉水、挺水、浮水），这种方法效果较好，对环境没有二次污染。但在山地湖库中，由于湖底的坡度较大，植被种植难度较大。化学除藻短期效果良好，但容易复发且对环境有较大破坏容易造成二次污染，现在已较少采用。

物理除藻具有污染小，适用范围广的优点。而目前物理除藻的方法主要有喷泉和水下推流器。其基本原理都是改变水体的水动力条件从而影响藻类生长条件，达到抑制藻类生长的效果。但在实际使用中，喷泉和水下推进器功耗过高，运行成本较高，且由于水流横向流动的壁垒，推流范围有限。

中国专利文献CN108502974A于2018年9月7日公开了一种静滞水面水动力抑制藻类的方法和实施该方法的装置，该方法包括以下步骤：1、在水底安装固定支架，固定支架伸出水面；2、在固定支架上端的梁板上安装驱动装置，驱动装置连接振动器，振动器插入水面；3、利用动力源带动驱动装置，驱动装置带动振动器上下振动，在静滞水面上产生持续的水波。该装置主要依靠固定支架，将驱动装置和振动器支撑在上端。它实现了大水面的持续波动、抑制了藻类的生长，又减少了能源消耗。但是，固定支架插入湖底的淤泥中，安装不可靠，如要加固，则需要开挖施工，造成水体环境较大的扰动。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种水动力快速除藻机械装置，它能取消用于支撑的固定支架，且安装可靠，对水体环境无扰动。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括浮块，浮块上安装有驱动装置和框架，框架上装有转轴，驱动装置通过皮带连接转轴，转轴两端分别装有同心转轮，同心转轮带动振动器，所述振动器包括振动球体、导杆和连杆，连杆上端连接同心转轮、下端连接导杆，导杆底端连接振动球体，振动球体伸入水面下方。

本发明的技术效果是：一方面实现了大面积水域表面持续波动、抑制了藻类的生长；另一方面取消了固定支架，布设简单，对水体环境无扰动。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的侧视图；

图2为本发明的正视图。

图中，1、振动球体；2、导杆；3、驱动装置；4、框架；5、皮带；6、连杆；7、同心转轮；8、转轴；9、浮块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明包括浮块9，浮块9上安装有驱动装置3和框架4，框架4上装有转轴8，驱动装置3通过皮带5连接转轴8，转轴8两端分别装有同心转轮7，同心转轮7带动振动器，所述振动器包括振动球体1、导杆2和连杆6，连杆6上端连接同心转轮7、下端连接导杆2，导杆2底端连接振动球体1，振动球体1在低点时伸入水面下方。

安装时，两个同心转轮7与连杆6的连接点上下对称，使装置在运行时左右两个振动球体1可以依次伸入水下，实现持续波动。

本发明的工作过程是：在静滞水面上，水波的传递距离远，传递过程中水面各点上下不断波动，在竖直方向上可形成持续紊动，继而干扰藻类的生长；水波通过两振动球体击水往复运动，不断形成波并利用水面的传播性，将能量逐渐传递，且影响效果互相增强，能实现大面积持续波动。

所述驱动装置3采用电机，通过电机带动同心转轮7，同心转轮7将圆周运动转化为连杆的上下振动。电机可采用减速电机，减速电机用PWM调速电路或用输出功率更稳定的无极调压电源控制，通过旋转PWM电路的无极变速旋钮或电源的无极调压旋钮，可调节减速电机的转速进而可以改变振片的振动频率。

本发明的能源可以采用太阳能装置、风能装置或市政供电装置等。能源由驱动装置产生动力，两个振动球体依次轮流伸入水下，产生持续振动，在静滞湖面/水面形成水波，水面形成的机械波的传递距离远，辐射面积大，在传递过程中水面各点上下运动，在垂向上也可形成持续的紊动，继而干扰藻类的生长，减少藻华爆发的可能。本发明适用于湖面/水面相对静止的水体，本发明的装置能在湖面/水面产生较大范围的扰动，干扰藻类生长，减少藻类爆发的可能。

与现有技术中的喷泉或水下推流器相比，本发明的装置由于振片面积小，运行频率较低（1-5次/秒），运行过程中能耗低，运行成本低，同时能在水面上形成远距输送的水面机械波，通过持续紊动，破坏藻类生长繁殖的水力条件。

Claims (2)

1.一种水动力快速除藻机械装置，其特征是：包括浮块（9），浮块（9）上安装有驱动装置（3）和框架（4），框架（4）上装有转轴（8），驱动装置（3）通过皮带（5）连接转轴（8），转轴（8）两端分别装有同心转轮（7），同心转轮（7）带动振动器，所述振动器包括振动球体（1）、导杆（2）和连杆（6），连杆（6）上端连接同心转轮（7）、下端连接导杆（2），导杆（2）底端连接振动球体（1），振动球体（1）在低点时伸入水面下方。

2.根据权利要求1所述的水动力快速除藻机械装置，其特征是：两个同心转轮（7）与连杆（6）的连接点上下对称。